DEPARTAMENTO DE FÍSICA

 

História da Física - F

Ano letivo: 2011-2012
Especificação técnica - ficha curricular

Elementos especificos
código da disciplinaciclo de estudossemestre lectivocréditos ECTSlíngua de ensino
1002880123.0pt


Objectivos formativos

Competências específicas principais:

A- Cultura geral aprofundada em Física

Esta disciplina tem um carácter transversal e interdisciplinar e surge no último semestre do 3º ciclo, quando os alunos já devem possuir uma razoável cultura geral em Física. Nestas condições é possível promover:

• uma compreensão da interação e complementaridade entre diferentes domínios da Física, vistos frequentemente como compartimentos estanques, de onde resultará um aprofundar de conhecimentos em Física;

• uma melhor compreensão da natureza da ciência, e da Física em particular.

A- Interdisciplinaridade

Promover:

• a compreensão de que o desenvolvimento da Física decorre num contexto sociocultural, económico e político;

• uma atitude de abertura a outros domínios da atividade humana, a todos os títulos importante, em particular se atendermos ao facto de que hoje em dia se valoriza cada vez mais o trabalho multi e /ou interdisciplinar.

E – Capacidade para procurar e utilizar bibliografia.

Competências específicas secundárias:

– Capacidade para aprender

- Capacidade para resolver problemas.

Programa genérico mínimo

Introdução:

A importância da História da Ciência na formação académica de um futuro profissional na área das ciências. A criação de conhecimento científico e a natureza da ciência – informação sobre diferentes correntes epistemológicas neste domínio. A revolução científica e nascimento da Ciência Moderna – a importância de conhecer o antes e o depois.

2. Teorias e conceitos de movimento e da estrutura do universo na Antiguidade e Idade Média.

2.1 As origens remotas da Ciência: Breve referência ao desenvolvimento da astronomia e de outras formas de conhecimento nas civilizações primitivas.

2.2 A Ciência na Antiga Grécia: bases observacionais e teóricas para o desenvolvimento de modelos cosmológicos; o problema de Platão; o sistema aristotélico e os seus antecedentes; a teoria do movimento e a teoria da estrutura da matéria; o modelo cosmológico de Aristóteles – suas limitações e repercussões em épocas futuras.

2.3 A Escola de Alexandria: Arquimedes e as origens da Mecânica; a determinação de grandezas astronómicas; o modelo heliocêntrico de Aristarco de Samos; Ptolomeu e o modelo geocêntrico.

2.4 O saber na Idade Média: a compilação do saber nos primeiros séculos da Idade Média; a influência árabe, a criação das universidades, a filosofia escolástica e o revitalizar do conhecimento; a teoria do ímpeto; o progresso técnico (artes úteis) nos últimos séculos da Idade Média; os sinais precursores de modernidade.

A Revolução Científica e o nascimento e consolidação da Ciência Moderna.

O Renascimento e o dealbar de uma nova era do saber: as condições políticas, económicas, culturais e materiais para a criação de uma nova mentalidade; o modelo heliocêntrico de Copérnico – os seus aspectos revolucionários e conservadores e o seu impacte no pensamento da época; a importância das observações astronómicas de Tycho Brahe. A nova ciência e a quantificação dos fenómenos naturais: o desenvolvimento da Matemática e dos instrumentos científicos.

3.3 Galileu e os fundamentos da ciência moderna: os Discursos e os Diálogos.

3.4 Kepler – a busca de harmonia e o respeito pelos dados observacionais; o abandono do dogma do movimento circular; as leis cinemáticas do movimento planetário. Newton: as leis da dinâmica; a teoria da gravitação; o estabelecimento do novo paradigma científico.

3.5 Ciência e Iluminismo: a arte de experimentar e as novas pedagogias; a Ciência em Portugal no século XVIII; a reforma iluminista do marquês de Pombal; a Física na reforma pombalina – o Gabinete de Física Experimental.

4. A Física Clássica pós-newtoniana e o conceito de energia.

4.1 Uma nova mecânica alicerçada no conceito de energia: as contribuições de D’Alembert, Malpertuis, Lagrange e Hamilton.

4.2 O desenvolvimento da Termodinâmica: do fluido calórico à distinção entre calor e trabalho como processos de transferência de energia; a primeira lei da termodinâmica -da conversão e transferência à lei da conservação da energia; a segunda lei da termodinâmica -o conceito de entropia e de dissipação de energia; as implicações tecnológicas do desenvolvimento da termodinâmica.

4.3 Leis de conservação e simetrias: a importância das leis de conservação em Física; exemplos.

5. Das virtudes ocultas às teorias de campo - o campo electromagnético.

5.1 A evolução do conhecimento sobre magnetismo: conceitos primitivos, as contribuições observacionais e dos construtores de instrumentos; a obra de William Gilbert como ponto departida para o estudo sistemático do magnetismo.

5.2 O desenvolvimento da electrostática: a electrostática na primeira metade do século XVIII; Franklin e a nova era da electrostática; Coulomb e a quantificação dos fenómenos eléctricos e magnéticos.

5.3 A descoberta da corrente eléctrica: Galvani e Volta.

5.4 A caminho da unificação dos fenómenos eléctricos e magnéticos: as experiências de Oersted e de Ampère; Faraday e a indução electromagnética; Maxwell e a Teoria do Campo Electromagnético; Hertz e a confirmação experimental da teoria de Maxwell.

5.5 A natureza da luz: teorias e conceitos primitivos; a finitude da velocidade da luz; a teoria ondulatória e corpuscular; o renascer da teoria ondulatória.

6. O século XX e a abertura de novas fronteiras

6.1 As conquistas e as limitações da Física Clássica: os sucessos e os problemas em aberto; as grandes descobertas nos finais do século XIX e a necessidade de uma nova física.

6.2 A Mecânica Quântica: as principais etapas históricas do desenvolvimento da Mecânica Quântica; as formalizações teóricas de Schrodinger e Heisenberg; outros desenvolvimentos; a Física e representação da natureza.

6.3 A Teoria da Relatividade: a Teoria da Relatividade Especial e as novas noções de espaço, tempo e energia; a Teoria da Relatividade Geral e geometrização do espaço-tempo.

6.4 O Impacte da Mecânica Quântica e da Teoria da Relatividade: implicações para o desenvolvimento de outros domínios científicos e tecnológicos; a emergência de novas perspectivas epistemológicas.

6.5 O Desenvolvimento da Física Nuclear e de Partículas e de outros ramos da Física: a descoberta do neutrão, do deutério e do positrão (1932) e o nascimento da Física Nuclear; a descoberta da fissão nuclear e suas implicações; a construção dos primeiros aceleradores; a descoberta de novas partículas e os desenvolvimentos teóricos; o progresso em outros ramos da Física.

Pré-requisitos

Física Geral, Fundamentos de Física Moderna, Mecânica Clássica I, Mecânica Quântica I, Electromagnetismo I, Termodinâmica.

Competências genéricas a atingir
. Competência em análise e síntese;
. Competência em comunicação oral e escrita;
. Conhecimento de uma língua estrangeira;
. Competência em raciocínio crítico;
. Competência em aprendizagem autónoma;
. Uso da internet como meio de comunicação e fonte de informação;
. Competência em trabalho em grupo;
. Valorização da diversidade e multiculturalidade;
. Competência para comunicar com pessoas que não são especialistas na área;
. Criatividade;
(por ordem decrescente de importância)
Horas lectivas semestrais
aulas teóricas30
total horas lectivas30

Método de avaliação
Trabalho de síntese20 %
Projecto10 %
Mini testes10 %
Exame60 %
concretização da avaliação em 20112012
Projeto: 10.0%
Mini testes : 10.0%
Trabalho de síntese : 20.0%
Exame: 60.0%

Bibliografia de referência

HEILBRON, J. L. (1982). Elements of Early Modern Physics. Los Angeles: Univ. of California Press.

HOLTON, G. (1973). Introduction to Concepts and Theories in Physical Science. New-York: Addison-Wesley Pub. Comp.

SEGRÈ, E. (1980). From X-Rays to Quarks- Modern Physicists and their Discoveries. USA: Library of Congress Catal. Pub. Dat.

SINGER, J. (1959). A Short history of Scientific Ideas to 1900. Oxford University Press.

Bibliografia complementar:

HOLTON, G. (1974). Thematic Origins of Scientific Thought. Havard: Havard Univ. Press.

KOYRÉ, A. (1990). Do Mundo Fechado ao Universo Infinito. Lisboa: Gradiva.

KRAGH, H. (2000). Introdução à Historiografia da Ciência. Porto: Porto Editora.

Método de ensino

Sendo esta disciplina de História da Física destinada a alunos de Física, a ênfase deve ser colocada na compreensão do desenvolvimento de conceitos e teorias físicas no contexto da sua época; as aulas teóricas devem ter uma grande componente interactiva. A utilização do powerpoint, com predominância de imagens em relação ao texto, a leitura e discussão de textos de fontes primárias, a apresentação oral de pequenas pesquisas feitas pelos alunos são meios susceptíveis de cativar os alunos e responsabilizá-los pela sua própria aquisição de conhecimento. Aos alunos serão atribuídos diversos trabalhos a realizar fora das aulas de contacto, que poderão ser pequenos trabalhos de pesquisa, comentários escritos a textos, um trabalho de síntese sobre um dado tema, ou sobre um artigo de história da física. São desejáveis visitas a Museus da Universidade. Todas estas propostas serão sujeitas a ajustamentos, de acordo com a sua adequação em termos práticos. Será dado apoio individual aos alunos para a realização de actividades fora das horas de contacto.

Recursos específicos utilizados
Datashow, retroprojector e ecrã